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钢丝绳的弯曲特性,拉伸与扭转特性

发布时间:2019-08-09 16:33 文章来源:未知 文章编辑:admin 点击数:

弯曲特性 钢丝绳是用许多细钢丝按螺旋形捻绕而成的,柔软易弯曲,故广泛用作提升运输设备的弯曲牵引机构。例如,缠绕在卷筒上用作升降物料;绕于绳轮上用作传递牵引力和改变运


弯曲特性
钢丝绳是用许多细钢丝按螺旋形捻绕而成的,柔软易弯曲,故广泛用作提升运输设备的弯曲牵引机构。例如,缠绕在卷筒上用作升降物料;绕于绳轮上用作传递牵引力和改变运动方向;绕于滑轮组用于增大拉力等。
钢丝绳难易弯曲程度主要取决于它的弯曲刚度的大小。弯曲刚度越大,越难于弯曲;反之,弯曲刚度小,就越容易弯曲。弯曲刚度的大小与绳中钢丝的粗细(丝径)有关。钢丝绳弯曲的难易程度通常用挠性系数来表示,它等于钢丝绳的直径D与它的钢丝直径。之比(D/8)。对于由不同直径钢丝捻制的钢丝绳,其挠性系数等于绳径与它最粗钢丝直径之比。可见,在相等绳径情况下,绳中丝数越多,丝径越匀,其挠性系数大,耐弯曲疲劳性能好。


拉伸与扭转特性
从材料力学知,杆件受拉和受扭转时的力学性能,两者是互相独立的。力与变形之间的关系决定于两个独立的方程。与杆件不同,因钢丝绳是按螺旋形捻制的,在受拉的同时还伴随有松捻扭转。也就是说,拉伸和扭转是同时发生的,面且拉伸与扭转互相影响(参阅7.3.1节)。因此,对钢丝绳而言,大家要讨论的是拉伸与扭转的联合力学性能。

不考虑扭转的纯拉伸
大家先分析一下不考虑拉伸时扭转的影响,即纯拉伸情况。图2-16表示新钢丝绳反复施加载荷时负荷一伸长曲线。从图中可看出,整个曲线可分为以下几个阶段:

 
食新的的理中:,解堂或限之司,以规股与租品之间造秘散保最聚器”鉴果监和属爱,用照意氧结构还不稳定。因此,在得业丝组初始要做时,各保庭无使安生位感机修基位置添新规当。与此同时还有组芯(北其麻芯)的最缩等品此引能的伸长称为钢丝绳的结构伸长。
靠构你长也质残余伸长,它是钢丝组结构的固有特住造成的,与材料力学中的杆件残余变形有着本质上的区别。钢丝绳的结构伸长与其结构、承截的大小以及使用期限有关(见表23)。对新钢丝绳在出厂之前,采取预伸张可大大减小它的结构伸长。
表2-3钢丝绳结构伸长
钢丝绳类型使用条件结构件长率()/%
纤维芯|金属芯
单股、密封钢丝绳
0.08轻载m>8|0.250.15二次抢钢丝绳
重载反复弯曲|2.01.o注:l为钢丝绳的工作长度;m为安全系数。
图2-16中的曲线群n表示第一次加载后,重复加载和卸载的载荷与伸长的变化曲线,也可看成是重复加载时的弹性阶段。在此阶段包含了结构伸长与初次弹性伸长的综合变化。因为新钢丝绳虽经过了第一次受载,但内部钢丝和股的位置还未完全顺当,绳芯还继续收缩,所以重复加载时仍有结构伸长。
(2)弹性阶段。经反复几次加载后,钢丝绳的结构趋于稳定。最后沿ef曲线变化,称为弹性阶段。若不考虑拉伸时的松捻扭转,在弹性阶段,载荷与伸长为线性关系,符合胡克定律:
A1IL式中AL—钢丝绳的弹性伸长,mm;T——钢丝绳所受张力,N;L——钢丝绳的工作长度,m;E.——钢丝绳的弹性模量,MPa;F——钢丝绳的金属断面面积,mm2。
在弹性阶段钢丝绳的伸长,在很大度上取决于弹性模量。,大弹性长小;或者相反。弹性模量与钢丝绳结构及使用程度有关:1)一次捻大于二次捻钢丝绳;2)金属芯大于纤维芯钢丝绳;3)同向捻大于交互捻钢丝绳;4)随捻角的增大弹性模量减小;5)刚使用的钢丝绳其弹性模量小,随使用时间的增长而加大。在工程设计研究阶段,为近似计算钢丝绳的弹性伸长,可采用E1=
(0.8~1.4)×105MPa。对于新出厂的钢丝绳取下限值;使用过一段时间的钢丝绳取中间值;使用较长时间的钢丝绳取上限值。
须指出,钢丝绳的弹性模量E,与单根钢丝材料弹性模量E有本质区别,前者取决于钢丝绳结构、使用程度,后者则与钢丝材料有关。
(3)塑性阶段。图2-16中的g曲线段为塑性阶段。当载荷超过弹性极限(为钢丝绳破断载荷的55%~65%),与杆件拉伸一样,也出现屈服阶段和硬化阶段。当加载到超过钢丝绳的强度极限时,陆续出现断丝,直至整根钢丝绳被拉断。
2.2.5.2扭转对拉伸曲线的影响
钢丝绳在受拉时伴随有松捻扭转,使得钢丝绳的捻距加长(绳的伸长增加)。因此,在弹性阶段钢丝绳的伸长应包括两部分:受载时的弹性伸长和扭转时的松捻伸长。这种情况下,在弹性阶段载荷与变形为非线性关系。并且随载荷的加大,松捻扭转加剧,这种非线性关系也相应加大。此外,考虑了松捻扭转的拉伸,其弹性模量比纯拉伸时要小。
综上所述,通常钢丝绳是限制在弹性阶段工作,并且认为工作时钢丝绳的松捻扭转比较小。因为松捻扭转大时钢丝绳不能工作,此时必须选用不扭转钢丝绳。因此,钢丝绳受载工作时的力学性能目前仍按纯拉伸来考虑。在弹性阶段,钢丝绳承受的载荷与它的纵向伸长之间的关系,仍按线性理论来考虑。
关于钢丝绳的拉伸与扭转的静力学理论,将在第4篇专门论述。


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